[发明专利]金属中和的磺化嵌段共聚物及其制备方法和用途

说明书

本申请是申请日为2010年9月17日、申请号为201080046102.7、发明名称为“金属中和的磺化嵌段共聚物及其制备方法和用途”的发明专利申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及用于用金属化合物中和磺化嵌段共聚物的方法、金属中和的嵌段共聚物和包括该金属中和的嵌段共聚物的各种制品，例如包括该金属中和的嵌段共聚物的水蒸气渗透膜的形式。本发明还涉及用于通过将磺化嵌段共聚物的胶束中的极性组分封闭到非极性液体相中而储存和稳定该非极性液体相中的该极性组分（例如金属化合物）的设备和方法。

背景技术

苯乙烯嵌段共聚物的制备是现有技术中公知的。通常，苯乙烯嵌段共聚物（“SBC”）能够包括包含化学上不同的单体类型的内聚合物嵌段和终端聚合物嵌段，由此提供特别适合的性质。作为实例，在更常见的形式中，SBC可以具有共轭二烯烃的内嵌段和具有芳香烯基芳烃的外嵌段。该聚合物嵌段不同性质的相互作用使得可以得到不同的聚合物特征。例如，内共轭二烯烃嵌段的弹性体性质以及“较硬的”芳香烯基芳烃外嵌段一起形成了可用于多种不同用途的聚合物。这种SBC能够通过序列聚合和/或偶联反应制备。

还已知能够将SBC官能化以进一步改进其特征。其实例是在该聚合物主链上添加磺酸或磺酸酯官能团。例如在Winkler的US3,577,357中公开了第一种该磺化嵌段共聚物之一。所得到的嵌段共聚物的特征为具有一般性结构A-B-(B-A)_1-5，其中各A是非弹性体的磺化单乙烯基芳烃聚合物嵌段，各B是基本上饱和的弹性体α-烯烃聚合物嵌段，所述嵌段共聚物被磺化到足以在该总聚合物中提供至少1wt%硫且对各单乙烯基芳烃单元具有不超过一个磺化组分的程度。该磺化聚合物能够直接使用，或者能够以其酸、碱金属盐、铵盐或胺盐的形式使用。依照Winkler，用1,2-二氯乙烷中包括三氧化硫/磷酸三乙酯的磺化剂处理聚苯乙烯-加氢聚异戊二烯-聚苯乙烯三嵌段共聚物。该磺化嵌段共聚物描述为具有吸水特征，其可用于水纯化膜等中，但后来发现其不能铸成膜（US5,468,574）。

更近以来，Willis等的US2007/0021569公开了制备磺化聚合物，尤其描述了在水中为固体的磺化嵌段共聚物，其包括至少两个聚合物端嵌段和至少一个饱和聚合物内嵌段，其中各端嵌段是抗磺化的聚合物嵌段，至少一个内嵌段是易磺化的饱和聚合物嵌段，且其中将至少一个内嵌段磺化到该嵌段中易磺化单体的10-100mol%的程度。该磺化嵌段共聚物描述为能够传输大量的水蒸气，同时在水存在下具有良好的尺寸稳定性和强度，且对于需要良好的湿强度、良好的水和质子传输特征、良好的抗甲醇性、容易形成薄膜或膜、隔离性质、柔性和弹性的控制、可调节的硬度和热/氧化稳定性的组合的最终用途是有价值的材料。

此外，Dado等的WO2008/089332公开了用于制备磺化嵌段共聚物的方法，描述了例如具有至少一个端嵌段A和至少一个内嵌段B的前体嵌段聚合物的磺化，其中各A嵌段是抗磺化的聚合物嵌段，各B嵌段是易磺化的聚合物嵌段，其中所述A和B基本上不含烯不饱和现象。将该前体嵌段聚合物与酰基硫酸酯在另外包括至少一种非卤代的脂肪族溶剂的反应混合物中反应。依照Dado等，该方法得到包括磺化聚合物胶束和/或尺寸和分布明确的其它聚合物聚集体的反应产物。

还已经报道了可以用各种化合物中和磺化聚合物。例如Pottick等的US5,239,010和Balas等的US5,516,831指出可以通过将该磺化嵌段共聚物与可电离以得到金属盐的金属化合物反应而中和具有磺酸官能团的苯乙烯嵌段。

此外，Willis等的US2007/0021569指出用多种碱性物质（例如包括可电离的金属化合物以及各种胺）对磺化嵌段聚合物的至少部分中和。进一步提出可以通过与碱性物质的氢键相互作用改进该磺化嵌段共聚物，其强度尽管不足以中和该磺化嵌段共聚物的酸中心，然而通过氢键相互作用足以实现对该嵌段共聚物的显著吸引。

发明概述

本技术总的来讲涉及用于中和具有至少一个端嵌段A和至少一个内嵌段B的未中和的磺化嵌段共聚物的方法，其中各A嵌段基本上不包含磺酸或磺酸酯官能团，各B嵌段是包含基于该B嵌段的易磺化单体单元数约10-约100mol%磺酸或磺酸酯官能团的共聚物嵌段。通常，该方法包括：

提供包含该未中和的磺化嵌段共聚物和有机溶剂的溶液，和

在该溶液中添加至少一种金属化合物，其中该金属具有至少11的原子数。

在特别的方面，此处描述的方法满足以下条件中的一项或多项：